ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

Роботы и робототехнические устройства

СЕРВИСНЫЕ РОБОТЫ ПО ПЕРСОНАЛЬНОМУ УХОДУ

Методы испытаний безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ Р 60.2.2.1-2016

(ISO/TR 23482-1:2020, Robotics — Application of ISO 13482 — Part 1: Safety-related

test methods, MOD)

Издание официальное

Москва

Российский институт стандартизации 2021

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным автономным научным учреждением «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики» (ЦНИИ РТК) совместно с Обществом с ограниченной ответственностью «Открытая Робототехника» (ООО «Открытая Робототехника») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии документа, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 141 «Робототехника»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 ноября 2021 г. № 1577-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному документу ISO/TR 23482-1:2020 «Робототехника. Применение ИСО 13482. Часть 1. Методы испытаний, связанные с безопасностью» (ISO/TR 23482-1:2020 «Robotics — Application of ISO 13482 — Part 1: Safety-related test methods», MOD) путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного документа для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5) и для увязки с наименованиями, принятыми в существующем комплексе национальных стандартов Российской Федерации.

Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным 8 качестве ссылочных в примененном международном документе, приведены в допол-нительнм приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

© ISO, 2020 © Оформление. ФГБУ «РСТ», 2021

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии II

6 Испытание для оценки характеристик физических опасностей (универсальное)

6.1    Напряжение на доступных пользователю частях

6.1.1    Принцип

В данном испытании измеряют напряжения, присутствующие на доступных пользователю частях робота для того, чтобы проверить элементы конструкции, защищающие от «контакта с частями робота, находящимися под напряжением» (см. ГОСТ Р 60.2.2.1—2016, 5.3.1.1).

Данное испытание применяют ко всем роботам, приводимым в действие с помощью электрической энергии.

Испытание состоит из двух этапов:

a)    выявление доступных частей;

b)    измерение напряжения, присутствующего на доступных частях.

При испытании используют оборудование трех видов:

-    испытательные щупы;

-    динамометрический датчик или ограничитель усилия, присоединенный к испытательным щупам;

-    вольтметр.

Данное испытание следует проводить один раз на новом роботе и один раз на испытуемом образце. имеющем наработку не менее 10 % от срока службы робота. Испытуемый образец должен быть тщательно проверен на наличие признаков износа, которые могут иметь одно из следующих последствий:

-    повреждение кабелей, соприкасающихся с частями, которые могут оказаться под напряжением;

-    повреждение защитных кожухов, что может привести к тому, что больше частей робота становятся доступными.

В случае, когда другие испытания, установленные в настоящем стандарте, приводят к серьезным повреждениям робота или некоторых его частей (например, испытания на столкновения), рекомендуется повторить данное испытание, если могут возникнуть новые опасности.

6.1.2    Оборудование

a)    Испытательный щуп (кодировка пробников по ГОСТ Р МЭК 61032). Щуп может быть шарнирного типа (код В), нешарнирного типа (код 11) и шарнирного типа малого диаметра, если необходимо испытаний для детей (код 18 или 19).

b)    Динамометрический датчик или специально изготовленный направляющий шаблон. Динамометрический датчик должен быть способен измерять сжимающее усилие. Направляющий шаблон, например ограничитель, который может быть удален при приложении заданного сжимающего усилия.

c)    Вольтметр.

6.1.3    Порядок проведения испытания

a)    Обследование доступных частей. Доступные части токопроводящих участков, к которым относят части робота, доступные для пользователя, выявляют с помощью указанных ниже действий. Доступ к таким частям может иметь место при эксплуатации в рабочем режиме и при техническом обслуживании. осмотре и т. д. (Объем работ по техническому обслуживанию и осмотру, выполняемых пользователем. устанавливает изготовитель в руководстве пользователя.)

1)    Открывание крышек и дверец, которые могут быть открыты без использования инструментов, ключей и т. п.

2)    Визуальный осмотр доступного участка.

3)    Оценка доступности с помощью шарнирного испытательного щупа. Испытательный щуп вставляют в отверстия на роботе с усилием не более 1 Н. Испытательный щуп вставляют в отверстия на глубину, на которую это позволяет сделать испытательный щуп с помощью вращения и изменения угла ввода перед, во время и после вставления щупа в отверстие. Если отверстие не позволяет вставить в него испытательный щуп. прикладываемое к испытательному щупу усилие в прямом направлении увеличивают до 20 Н. Если при этом испытательный щуп входит в отверстие, то испытание повторяют при вставлении щупа под углом.

При необходимости используют нешарнирный испытательный щуп, прикладывая к нему усилие 10 Н ± 1 Н или больше, если это указано изготовителем.

b)    Измерение электрического потенциала. Напряжение между выявленной на шаге а) доступной частью и контрольной точкой измеряют при нормальных условиях эксплуатации робота при включен-

ном питании (во время работы, если необходимо). Контрольной точкой электрического потенциала является точка защитного заземления или ее эквипотенциальная точка, если робот оснащен системой защитного заземления, либо, в противном случае, используют точку рабочего заземления или ее эквипотенциальную точку, либо контактную точку отрицательной клеммы источника питания. В местах измерения электрического потенциала стандартное сопротивление между контрольными точками должно составлять 2 кОм или 500 Ом. если предполагается работа в условиях высокой влажности. При этом измеряют электрический ток через это сопротивление или напряжение.

Если режим эксплуатации влияет на то, какие части робота становятся токопроводящими, то измерение выполняют для каждого потенциально опасного режима эксплуатации.

с) Отчет о результатах испытания. Результаты фиксируют с привязкой к чертежу или фотографии проверенного участка.

6.2 Акустический шум

6.2.1    Принцип

В данном испытании измеряют максимальный уровень звукового давления акустического шума, который воздействует на человека, проходящего на расстоянии 1 м от робота, а также воспринимаемого человеком, перевозимым роботом или носящим на себе робота, для того, чтобы проверить элементы конструкции, защищающие от «опасного шума» (см. ГОСТ Р 60.2.2.1-2016. 5.7.1.1).

Данное испытание применяют ко всем роботам, издающим звук.

Испытание состоит из трех этапов:

a)    программирование модели движения;

b)    измерение внешнего шума робота;

c)    измерение шума для человека, перевозимого роботом или несущего на себе робота (если применимо), с помощью измерителей звукового давления.

Уровень звукового давления измеряют по шкале А. Допустимый фоновый шум не обязательно устранять при выполнении данного измерения.

6.2.2    Оборудование

a)    Поверхность испытательной дорожки. Поверхность испытательной дорожки состоит из прямолинейного измерительного участка длиной 10 м, перед которым расположен участок ускорения достаточной длины для разгона робота до его номинальной скорости. Поверхность дорожки выбирают с целью имитации наихудшей среды для передвижения робота. Фоновый шум на дорожке должен быть изолирован так. чтобы он был по крайней мере на 10 дБ ниже измеряемого уровня шума (например, в соответствии с ГОСТ ISO 11202-2016. В.З). Вторичный шум, отраженный от объектов вокруг испытательной дорожки, должен быть полностью подавлен.

b)    Точный шумомер (1-го класса) (см. (22)) для измерения внешнего шума от проезжающего робота. Испытание выполняют при расположении микрофонов в соответствии с 6.2.3 Ь). Микрофоны шу-момера должны быть подключены к регистратору данных, способному выполнять частотный анализ.

c)    Точный шумомер (1-го класса) для измерения шума для человека, находящегося внутри робота. Шумомер должен быть портативным, чтобы он мог находиться на роботе в процессе испытания. Он должен быть оснащен ветрозащитой и установлен в месте, где расположено ухо человека, перевозимого роботом или носящего на себе робота, в процессе нормальной эксплуатации.

d)    Секундомер для определения скорости движения робота.

6.2.3    Порядок проведения испытаний

а) Подготовка модели перемещения робота. Для проверки уровня звукового давления готовят две представленные ниже модели перемещения робота:

1)    перемещение по прямолинейному маршруту с поддержанием номинальной скорости при прохождении измерительного участка;

2)    перемещение по прямолинейному маршруту с номинальной скоростью в начале измерительного участка, после чего робот выполняет максимальное торможение до полной остановки в средней точке измерительного участка на 1 с, а затем робот разгоняется с максимальным ускорением до номинальной скорости до конца измерительного участка.

Робота программируют для выполнения этих моделей перемещения, если испытывают мобильного обслуживающего робота. Если робот не может быть запрограммирован, то его подготавливают для ручного управления. Человека, которого перевозит робот, или человека, носящего на себе робота. инструктируют как управлять роботом для реализации данных моделей перемещения, если испы-

тывают робота для перевозки человека или робота для оказания физической помощи. В последнем случае за номинальную скорость принимают максимальную скорость движения человека, указанную изготовителем.

Во время измерения проверяют, развил ли робот заданную скорость перемещения.

b)    Установка микрофонов шумомера для измерения шума от проезжающего робота. Четыре микрофона шумомера для измерения шума от проезжающего робота размещают на середине измерительного участка испытательной дорожки следующим образом: два микрофона — на высоте 0.2 м над поверхностью дорожки с интервалом 1 м. два других микрофона — на высоте 1.6 м с интервалом 1 м. Все микрофоны должны быть направлены под прямым углом к траектории перемещения робота и размещены на вертикальной панели, установленной на расстоянии 0.5 м от ближайшей точки поверхности робота.

c)    Измерение шума от проезжающего робота. Испытуемый робот выполняет две модели перемещения. установленные в а) 1) и а) 2). не менее четырех раз каждую. Уровень звукового давления со значением по быстрой шкале А. измеренный четырьмя микрофонами шумомера регистрируют во время испытания. Шум от проезжающего робота для каждого измерения определяют с помощью усреднения максимальных значений, зафиксированных двумя микрофонами, расположенными на каждой из высот от дорожки. Шум от проезжающего робота для каждой модели перемещения вычисляют как среднее значение всех выполненных измерений. Максимальное значение шума от проезжающего робота из двух моделей перемещения и двух высот расположения микрофонов фиксируют как результат испытания.

d)    Измерение шума, который слышит человек, перевозимый роботом или носящий на себе робота. Испытуемый робот выполняет две модели перемещения, установленные в а) 1) и а) 2). не менее четырех раз каждую. В данном испытании измеряют уровень звукового давления со значением по быстрой шкале А с помощью микрофона, установленного в области расположения уха человека, перевозимого роботом или носящего на себе робота при нормальной работе. Шум. воспринимаемый человеком, перевозимым роботом или носящим на себе робота, для каждой модели перемещения, вычисляют как среднюю величину максимальных значений зафиксированного звукового давления. Наибольшее значение шума из двух моделей перемещения регистрируют как результат испытания.

Примечание — Уровень звукового давления усредняют с помощью следующей формулы:

я

2

/-1

где L_m — среднее значение уровня звукового давления. дБ;

L, — уровень звукового давления, измеренный на r-й попытке, дБ:

п — число попыток.

6.3 Температура поверхности

6.3.1    Принцип

В данном испытании измеряют температуру поверхности робота для того, чтобы проверить элементы конструкции, защищающие от «экстремальной температуры» (см. ГОСТ Р 60.2.2.1—2016, 5.7.4.1).

Данное испытание применяют ко всем роботам.

Испытание состоит из трех этапов:

a)    выявление доступных частей;

b)    работа робота на максимальной номинальной мощности;

c)    измерение температуры поверхности частей с помощью термографической камеры или термопары.

6.3.2    Оборудование

a)    Испытательный щуп (кодировка пробников по ГОСТ Р МЭК 61032). Щуп может быть шарнирного типа (код В), нешарнирного типа (код 11) и шарнирного типа малого диаметра, если необходимо провести испытание для детей (код 18 или 19).

b)    В качестве прибора для измерения температуры следует использовать:

-    термографическую камеру, если максимальная или минимальная температура неизвестна заранее или измерения должны быть сделаны за короткое время в нескольких точках;

-    точечный термометр, если область, в которой производят измерение, небольшая.

Термопара также может быть использована, если места измерения известны заранее. При этом

более тонкий измерительный прибор является предпочтительным, чтобы избежать передачи тепла через термопару.

6.3.3 Порядок проведения испытаний

При определении максимальных температур испытания следует проводить при максимальной допустимой температуре окружающей среды, указанной изготовителем. Если интерес представляют также низкие температуры, то испытания следует повторить при минимальной допустимой температуре окружающей среды.

a)    Обследование доступных частей. Части испытуемого робота, доступные пользователю при нормальной эксплуатации и при техническом обслуживании, осмотре и т. д.. выявляют с помощью следующих действий (объем работ, выполняемых пользователем при нормальной эксплуатации, техническом обслуживании, осмотре и т. д.. указывает изготовитель в руководстве пользователя):

1)    открывание крышек и дверец, которые могут быть открыты без использования инструментов, ключей и т. п.;

2)    визуальный осмотр доступной области:

3)    оценка доступности с помощью шарнирного испытательного щупа.

При необходимости используют нешарнирный испытательный щуп. прилагая давление, указанное изготовителем, либо усилие (10 ± 1) Н.

b)    Непрерывная работа испытуемого робота с нагрузкой. Испытание проводят при наихудших ожидаемых условиях вентиляции. Съемные крышки устанавливают на роботе и закрывают все дверцы. Если существует вероятность того, что нагрузка или пассажиры робота будут участвовать в рассеянии тепла, то они должны присутствовать на роботе при испытании, либо должны быть созданы условия. эквивалентные их присутствию. Условия наихудшего варианта вентиляции выбраны для проверки опасных низких температур.

В зависимости от типа испытуемого робота поддерживают следующие установки и режимы эксплуатации.

1)    Для мобильного обслуживающего робота или робота для перевозки человека обеспечивают непрерывную работу с максимальной номинальной нагрузкой до тех пор. пока не будет выполнено одно из следующих условий:

-    достижение заданной длительности непрерывной работы:

-    достижение равновесного состояния после повышения или понижения температуры:

-    полностью заряженная батарея на роботе разряжена.

2)    Для робота для оказания физической помощи воспроизводят движения как при обычной эксплуатации, указанные изготовителем, без каких-либо специальных приспособлений до тех пор. пока температура не достигнет состояния термического равновесия, либо робот продолжал непрерывно работать до разряда полностью заряженной батареи.

c)    Измерение температуры поверхности. Температуру измеряют на доступных частях в точках поверхности с максимальной/минимальной температурой. Измерение должно быть выполнено пока длится состояние термического равновесия, либо непосредственно после того, как робот прекратит движение. Особенно для защищенных частей измерение следует начинать в течение 1 с после открывания крышки, дверцы и т. п. Считывание данных измерения стабильно в течение короткого времени перед тем, как температура значительно изменится. При использовании термографической камеры непрерывное снятие показаний следует выполнить в течение 5 с.

Температуру следует непрерывно контролировать после выключения питания робота в том случае. если робот нагревается после остановки его активной вентиляции.

7 Испытание для оценки характеристик физических опасностей (для

мобильных роботов)

7.1    Характеристики травм при столкновении

7.1.1    Принцип

В данном испытании измеряют силы, смещения, скорости и ускорения манекенов, представляющих людей на роботе и пешеходов, при столкновении с роботом для того, чтобы проверить элементы конструкции, защищающие от рисков, вызываемых «столкновением с препятствиями, связанными с безопасностью» (см. ГОСТ Р 60.2.2.1—2016, 5.10.8). Давление и другие физические параметры также могут быть измерены.

Примечание — Могут быть использованы значения болевых порогов, приведенные в ГОСТ Р 60.1.2.3— 2021, А.З.

Данное испытание применяют ко всем мобильным роботам.

Испытание состоит из трех этапов:

a)    выдержка и настройка;

b)    столкновение и измерение;

c)    обработка данных.

В данном испытании используют три вида оборудования:

-    барьер для столкновения;

-    испытательная дорожка;

-    испытательные манекены.

Один манекен должен быть сбит роботом, а другой манекен, если применимо, должен находиться на роботе в качестве пассажира.

В данном испытании для оценки риска при столкновении робота с пешеходом должны быть заданы максимально опасные ожидаемые условия.

7.1.2    Оборудование

a)    Барьер для столкновения. Барьер должен представлять собой стену, способную выдержать столкновение с роботом, расположенную в вертикальной плоскости относительно маршрута движения робота. Поверхность барьера должна быть достаточно жесткой, чтобы не подвергаться деформации при столкновении. Барьер должен быть достаточно надежно закреплен на полу, чтобы его смещение при столкновении было пренебрежимо мало.

b)    Испытательная дорожка. Дорожка должна быть ровной, расположена горизонтально и иметь достаточную длину и ширину, чтобы робот мог разогнаться до максимальной скорости. Коэффициент трения для части робота, контактирующей с дорожкой при столкновении, должен соответствовать ГОСТ РИСО 7176-13.

c)    Испытательный манекен, имитирующий тело человека. Биомеханические характеристики (габариты, вес и т. п.) тела человека должны быть воспроизведены как можно точнее для того, чтобы силы, давления, моменты, смещения, скорости, ускорения и другие физические параметры, необходимые для оценки наносимого вреда, могли быть правильно измерены.

Примечание — Тип манекена выбирают в соответствии с предполагаемыми габаритами и весом людей в заданной среде применения робота.

Испытательный манекен должен быть обут в ботинки и может быть также одет в рубашку и брюки. Жесткость шарниров конечностей испытательного манекена настраивают так. чтобы поддерживался их собственный вес. когда конечности расположены горизонтально.

Испытательное оборудование с биомеханическими характеристиками, представленными в ГОСТ Р 60.1.2.3. может быть рассмотрено в связи с данными методами испытаний.

7.1.3    Порядок проведения испытаний

a)    Манекен выдерживают при заданной комнатной температуре, чтобы стабилизировать его температуру. при которой достигается биологическое соответствие манекена.

b)    Испытание проводят при нормальных условиях эксплуатации робота с включенным питанием, либо нормальные условия эксплуатации робота моделируют с помощью внешних движущих сил при выключенном питании робота.

c)    Нагрузка робота должна быть максимальной. В случае робота для перевозки человека, манекен должен быть расположен согласно инструкциям изготовителя. Для робота, перевозящего грузы, грузы должны соответствовать инструкциям изготовителя.

d)    Робот должен ускориться до заданной скорости на участке ускорения и столкнуться с манекеном. имитирующим пешехода. Должны быть выполнены следующие требования к столкновению.

1)    Испытания проводят не менее четырех раз для каждого из следующих условий: первое условие. когда нет барьера, ограничивающего перемещение манекена во время и после столкновения, кроме поверхности дорожки и робота; второе условие, когда манекен находится в контакте с барьером до столкновения; третье условие, когда не связанный ограничениями манекен вдавливается в барьер во время и/или после столкновения.

2)    Испытательный манекен, имитирующий пешехода, должен быть расположен прямо по центру маршрута перемещения робота и должен поддерживать вертикальное положение непосредственно перед столкновением с роботом. Испытания выполняют для каждого расположения манекена при столкновении, а именно: столкновение с манекеном, направленным к роботу передом, столкновение со спиной манекена и столкновение с манекеном, стоящим боком. Перемещение манекена после столкновения не должно ограничиваться ничем, кроме барьера, поверхности испытательной дорожки и робота.

3)    Как правило, движение робота должно быть направлено прямо вперед. Однако для роботов, способных двигаться не только прямо, испытание выполняют и для других направлений движения, особенно в том случае, если существует направление столкновения, при котором ожидаемая тяжесть травмирования пешехода идентична или более серьезная, чем при движении робота прямо. Особое внимание следует обратить на конструкцию и форму робота, скорость движения и условия размещения человека на роботе.

e)    Для робота, перевозящего пассажира, испытание следует выполнить при столкновении с барьерами. Робот должен ускориться до заданной скорости на участке для ускорения и столкнуться с барьером. Для роботов, способных двигаться не только прямо, данное испытание выполняют и для других направлений движения робота в том случае, если существует направление столкновения, при котором нагрузка на пассажира идентична или более серьезная, чем при движении прямо. Особое внимание следует обратить на конструкцию и форму робота, скорость движения и условия размещения человека на роботе.

f)    Следует измерить следующие механические параметры каждой части манекена при столкновении:

1)    ускорение головы (в продольном, поперечном и вертикальном направлениях);

2)    угловую скорость головы (вокруг центра тяжести);

3)    осевое усилие шеи;

4)    изгибающий момент шеи;

5)    смещение груди;

6)    нагрузку на таз;

7)    нагрузку на ногу;

8)    нагрузку на руку.

д) Следует проверить, была ли достигнута заданная скорость движения робота.

h) Для предотвращения влияния гистерезисных особенностей манекена, после каждого испытания необходимо выдерживать временной интервал, рекомендованный изготовителем манекена.

7.2 Испытание управления по усилию при намеренном или ненамеренном столкновении

с препятствием

7.2.1 Принцип

В данном испытании измеряют величину усилия/импульса в зоне контакта при намеренном/нена-меренном физическом взаимодействии между препятствием, связанным с безопасностью, и роботом, определенную при оценке риска для того, чтобы убедиться в том. что величина усилия/импульса. при которой робот прекратил движение, не превышает значения, определенного при верификации безопасности столкновения робота с препятствием. Данные по верификации безопасности могут быть взяты из ГОСТ Р 60.1.2.3 или из других источников, включая результаты современных исследований о безопасности при взаимодействиях между человеком и машиной, если применимо (см. ГОСТ Р 60.2.2.1—2016, 4.3. 5.10.9.1).

Данное испытание применяют ко всем роботам по персонапьному уходу, испопьзующим управление по усилию для снижения риска при столкновении с препятствием.

7.2.2    Оборудование

a)    Контакт-деталь. Контакт-деталь представляет препятствие, связанное с безопасностью, и имитирует податливость связанного с безопасностью препятствия (например, пружинная постоянная для тела человека определена в ГОСТ Р 60.1.2.3-2021, приложение А).

b)    Датчик усилия. Датчик для измерения контактного усилия, действующего на контакт-деталь. Он должен иметь достаточное быстродействие, чтобы измерить импульс во время столкновения.

c)    Датчик давления. Датчик для измерения распределения давления по площади контакта. Его используют в том случае, если измеряют контактное давление, и он должен иметь достаточное быстродействие. чтобы измерить импульс во время столкновения.

7.2.3    Порядок проведения испытания

a)    Контакт-деталь закрепляют на жесткой стене. Датчик давления закрепляют на контактной поверхности контакт-детали или на роботе.

b)    Активируют управлением по усилию у робота.

c)    Для проверки управления движущимся мобильным роботом по усилию, робота размещают вдоль линии, направленной к контакт-детали, на достаточном расстоянии для того, чтобы робот успел развить максимальную скорость, как показано на рисунке 3 а). В случае управления по усилию подвижным узлом робота, робота размещают непосредственно перед контакт-деталью, как показано на рисунке 3 Ь).

d)    В случае управления по усилию подвижным узлом робота, данный узел должен двигаться по направлению к контакт-детали, как показано на рисунке 3 Ь).

12 _{1 2}

1 — контакт-деталь; 2 — датчик усилия Рисунок 3 — Испытание управления усилием

е) В случае управления по усилию движущимся мобильным роботом, робот сталкивается с контакт-деталью и останавливается. В случае управления по усилию подвижным узлом робота, данный узел сталкивается с контакт-деталью и останавливается.

0 Регистрируют контактное усилие.

д) Шаги с)—f) повторяют не менее четырех раз.

8 Испытание для оценки характеристик физических опасностей

(для роботов для оказания физической помощи закрепляемого типа)

8.1 Принцип

В данном испытании измеряют взаимодействующие силы, давления и смещения/скорости. возникающие на контактных поверхностях при контакте между роботами для оказания физической помощи закрепляемого типа и кожей человека, чтобы обеспечить минимизацию «физической нагрузки или напряжения пользователя» при нормальной эксплуатации (см. ГОСТ Р 60.2.2.1-2016, 5.9.2.1).

Данное испытание применяют к роботам, имеющим одну или несколько контактных поверхностей, которые должны соприкасаться с телом человека, создавая вероятность концентрации нагрузки на этих участках кожи.

Порядок проведения испытания состоит из трех этапов:

a)    Определение состояний контакта и модели максимальной нагрузки на тело человека. Во время данного испытания робот закреплен на операторе, который выполняет заранее заданные модели периодических движений.

b)    Подготовка образца для испытаний, имитирующего гиподерму человека. Данный образец для испытаний помещают под манжеты робота для оказания физической помощи, закрепляемые на верхних и нижних конечностях, талии и т. д.; при необходимости между поверхностями манжеты и образца для испытаний, имитирующего гиподерму человека, закрепляют кусок свиной кожи.

c)    При необходимости воспроизводят модель максимальной/средней нагрузки, приложенной к образцу для испытаний, имитирующему гиподерму человека, при тех же состояниях контакта, которые определены на шаге а).

Приведенный выше порядок проведения испытания представлен на рисунке 4. где порядок проведения испытания разделен на два случая:

-    измерение сил/давлений, если участки концентрации нагрузки могут быть идентифицированы и контролируемы;

-    исследование повреждений на образце для испытаний, подготовленном в соответствии с Ь), если концентрацию нагрузки невозможно хорошо контролировать.

Рисунок 4 — Порядок проведения испытания

8.2 Оборудование

a)    Датчик усилия. Достаточно компактный датчик усилия, например, имеющий размеры от 10 * 10 мм до 20 * 20 мм, используют для измерения контактных усилий/сил сцепления с целью определения максимальной силы сцепления.

b)    Макет искусственной кожи, имитирующий гиподерму с подложкой. Форму макета интересующей части тела создают исходя из типичного представителя пользователя данного робота. Макет делают из твердого материала, такого как металл, дерево или пластик. Поверхность макета создают так. чтобы она имитировала профиль поверхности части тела человека, на которой закрепляют манжету робота для оказания физической помощи. В случае, если манжету прикрепляют к плавно изменяющейся части тела человека, такой как бедро, то форму макета можно упростить, формируя промежуток между формами верха и низа данной части тела человека с помощью линейной интерполяции.

Кусок искусственного материала, механические характеристики которого имитируют характеристики гиподермы с подложкой кожи человека (далее — искусственная гиподерма с подложкой), размещают поверх поверхности макета. Механические характеристики оценивают, чтобы подтвердить следующие абсолютные значения накопления и поглощения сдвигающего усилия, G'(f) и G"(f), с их допустимыми изменениями, как показано на рисунках 5 и 6. Абсолютные значения являются функциями частоты в диапазоне от 0.1 Гц до 10 Гц. Макет искусственной гиподермы с подложкой, обладающий такими характеристиками. может быть создан с помощью полиуретанового геля, акриловой липкой ленты и бинта. В приложении В приведен пример конструкции многослойной искусственной гиподермы с подложкой.

Примечание — Абсолютные значения накопления и поглощения сдвигающего усилия в вязкоупругих материалах являются мерой накопленной энергии, представляющей упругую составляющую, и энергии, рассеянной в тепло, представляющей вязкую составляющую, соответственно.

X — частота. Гц; У — G (абсолютное значение поглощения). МПа Рисунок 5 — Абсолютное значение накопления и поглощения. G'(f)

X— частота. Гц; У— G' (абсолютное значение поглощения). МПа Рисунок 6 — Абсолютное значение накопления и поглощения. G"(0

Кроме того, с помощью закрепления куска заменителя кожи на поверхности искусственной гиподермы данный метод испытаний (см. приложение Д) может быть использован как проверочное испытание на образования пузырей из-за нагрузки на кожу.

Макет фиксируют на основании так. чтобы он не двигался при приложении к нему усилия от манипулятора.

Содержание

1    Область применения..................................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................................1

3    Термины и определения...............................................................2

4    Условия проведения испытаний.........................................................3

4.1    Общие положения .............................................................3

4.2    Условия окружающей среды.....................................................3

4.3    Поверхность испытательной дорожки .............................................3

4.4    Безопасность персонала, участвующего в испытаниях ...............................3

5    Образцы для проведения испытаний.....................................................4

6    Испытание для оценки характеристик физических опасностей (универсальное).................5

6.1    Напряжение на доступных пользователю частях ....................................5

6.2    Акустический шум..............................................................6

6.3    Температура поверхности.......................................................7

7    Испытание для оценки характеристик физических опасностей (для мобильных роботов) .........9

7.1    Характеристики травм при столкновении...........................................9

7.2    Испытание управления по усилию при намеренном или ненамеренном столкновении

с препятствием...............................................................10

8    Испытание для оценки характеристик физических опасностей (для роботов для оказания

физической помощи закрепляемого типа).................................................11

8.1    Принцип.....................................................................11

8.2    Оборудование................................................................14

8.3    Порядок проведения испытаний.................................................15

9    Испытание для оценки характеристик стойкости (универсальное)............................16

9.1    Стойкость к изменениям температуры/влажности внешней среды и вибрации

в комбинации с этими изменениями..............................................16

9.2    Износостойкость при движении (для мобильных роботов)............................17

10    Испытание для оценки характеристик стойкости (для мобильных роботов)...................20

10.1    Стойкость к удару при столкновении ............................................20

11    Испытание для оценки характеристик статической устойчивости............................20

11.1    Принцип....................................................................20

11.2    Оборудование...............................................................20

11.3    Порядок проведения испытаний................................................20

12    Испытание для оценки характеристик динамической устойчивости подвижных частей

(для мобильных роботов) ...........................................................21

12.1    Принцип....................................................................21

12.2    Оборудование...............................................................21

12.3    Порядок проведения испытаний................................................21

13    Испытание для оценки характеристик динамической устойчивости при передвижении

(для мобильных роботов) ...........................................................22

13.1    Общие положения ...........................................................22

13.2    Испытание устойчивости на ровной поверхности..................................22

13.3    Испытание устойчивости на наклонной поверхности...............................24

13.4    Испытания устойчивости на ступенях и трещинах .................................27

14    Испытание функций управления, связанных с безопасностью (универсальное) ...............31

14.1    Испытание интеграции защитной электрочувствительной аппаратуры (ЗЭЧА)..........31

14.2    Испытание работы в скользких средах...........................................33

14.3    Защищенность от электромагнитного излучения ..................................34

15    Реакция на расположенные на земле препятствия, связанные с безопасностью

(для мобильных роботов) ...........................................................34

15.1    Расстояние защитной остановки................................................34

15.2    Расстояние и скорость при управлении скоростью, связанным с безопасностью........37

15.3    Расстояние остановки перед возвышенностью....................................38

15.4    Расстояние остановки перед впадиной ..........................................40

c)    Манжета с возможностью измерения усилия/давления. Манжета с возможностью измерения усилия имеет форму, имитирующую конструкцию оригинальной манжеты. По крайней мере, она должна иметь возможность измерять сдвигающие усилия/давления на контактной поверхности. Также рекомендуется измерить нормальные усилия/силы сцепления, связанные с образованием язвы. Следует использовать манжету, оснащенную несколькими датчиками усилия, распределенными внутри нее.

d)    Манипулятор, способный перемещать манжету. Манипулятор, способный осуществлять движения по одной или нескольким степеням подвижности, должен взять манжету, обладающую силовым очувствлением и описанную в а) (см. рисунок 7). и многократно перемещать ее относительного кожи, следуя предварительно полученным данным о смещении. Число степеней подвижности манипулятора может быть меньше шести, если это позволяет воспроизводить заданное движение.

Многокоординатный датчик усилия размещают между механическим интерфейсом робота и манжетой.

1 — датчики усилия (если не встроены в манжету (см. 8.3 Ь)]: 2 — манжета, оснащенная датчиками усилия; 3 — основание; 4 — вставленный при необходимости кусок заменителя кожи; 5 — макет, покрытый искусственной гиподермой с подложкой; 6 — манипулятор, способный перемещать манжету Рисунок 7 — Манипулятор, удерживающий манжету, покрывающую верхнюю/нижнюю конечность

е) Проектирование модели движения манжеты. Модель движения разрабатывают заранее для использования по назначению (например, для встающего и садящегося, идущего или поднимающего предмет человека). Типовая модель силового взаимодействия может быть создана в соответствии с

8.3 а) с помощью мониторинга силовой модели при закреплении манжеты, представленной в 8.2 с) на испытателе.

8.3 Порядок проведения испытаний

а) Формирование модели силового взаимодействия между участком тела человека и манжетой. Силовую модель формируют для дальнейшего использования в качестве эталонных входных данных в процессе, представленном в 8.3 Ь) 2). Порядок формирования модели для контактной поверхности между участком тела человека и манжетой представлен ниже.

1) Носимый робот. Пользователь надевает робота, манжета которого заменена манжетой, снабженной датчиками и определенной в 8 2 с). Испытание выполняют в предположении, что пользователь обладает средними физическими параметрами типичного пользователя на основе, например. ГОСТ Р ИСО 7250-1 или указанными изготовителем. Если на физические параметры пользователя

16    Испытание локализации и навигации, связанных с безопасностью..........................42

16.1    Принцип....................................................................42

16.2    Оборудование...............................................................42

16.3    Порядок проведения испытания................................................43

17    Испытание правильности автономных решений и действий (универсальное) .................43

17.1    Общие положения ...........................................................43

17.2    Идентификация объекта ......................................................44

18    Командные устройства (универсальные)................................................44

18.1    Безопасная работа в случае подключения, отключения или переключения командного

устройства ..................................................................44

18.2    Реакция на несколько командных устройств или на непредназначенное командное

устройство ..................................................................45

18.3    Безопасная работа в случае потери связи с беспроводным или отсоединяемым

командным устройством ......................................................45

19    Отчет об испытаниях................................................................46

Приложение А (справочное) Модель для испытаний без водителя самобалансирующегося робота

для перевозки людей.....................................................47

Приложение В (справочное) Примеры формы отчета о результатах испытаний ..................48

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных

в примененном международном документе .................................51

Библиография........................................................................52

Введение

Требования стандартов комплекса ГОСТ Р 60 распространяются на роботов и робототехнические устройства. Их целью является повышение интероперабельности роботов и их компонентов, а также снижение затрат на их разработку, производство и обслуживание за счет стандартизации и унификации процессов, интерфейсов, узлов и параметров.

Стандарты комплекса ГОСТ Р 60 представляют собой совокупность отдельно издаваемых стандартов. Стандарты данного комплекса относятся к одной из следующих тематических групп: «Общие положения, основные понятия, термины и определения». «Технические и эксплуатационные характеристики». «Безопасность». «Виды и методы испытаний». «Механические интерфейсы». «Электрические интерфейсы», «Коммуникационные интерфейсы», «Методы моделирования и программирования», «Методы построения траектории движения (навигация)», «Конструктивные элементы». Стандарты любой тематической группы могут относиться как ко всем роботам и робототехническим устройствам, так и к отдельным группам объектов стандартизации — промышленным роботам в целом, промышленным манипуляционным роботам, промышленным транспортным роботам, сервисным роботам в целом, сервисным манипуляционным роботам, сервисным мобильным роботам, а также к морским робототехническим комплексам.

Настоящий стандарт относится к тематической группе «Виды и методы испытаний» и распространяется на сервисных роботов по персональному уходу.

Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному документу 180ЯЯ 23482-1:2020, разработанному техническим комитетом ИСО/ТК 299 «Робототехника».

В настоящий стандарт внесены следующие технические отклонения по отношению к ISO/TR 23482-1:2020:

-    настоящий стандарт оформлен с соблюдением правил, установленных в ГОСТ Р 1.5. в соответствии с ГОСТ Р 1.7-2014. 7.2;

-    нормативные ссылки на международные стандарты заменены на соответствующие идентичные национальные и межгосударственные стандарты;

-    в разделе 3 определения терминов приведены в соответствии с идентичными национальными стандартами;

-    в пункт 6.2.2 добавлено перечисление d). т. к. в соответствии с порядком проведения испытания следует проверять скорость движения робота, а для этого необходим секундомер;

-    текст на рисунке 4 приведен в соответствие с текстом стандарта;

-    в пункте 13.3.3 перечисления е) и f) объединены в одно перечисление е);

-    в настоящий стандарт не включены справочные приложения А, 8 и Е примененного международного документа, содержащие ориентировочные справочные данные, не имеющие непосредственного отношения к методам испытаний, а также пункты 6.2.4, 6.3.4, 7.1.4, 7.2.4. 8.4. 9.1.6. 9.2.4. 11.4 и 13.5, содержащие только ссылки на приложение А. Соответственно, приложения С и D примененного международного документа в настоящем стандарте имеют обозначения А и В;

-    в библиографию не включены ссылки на международные стандарты, которым соответствуют идентичные национальные и межгосударственные стандарты, приведенные в разделе 2 настоящего стандарта.

ГОСТ Р 60.2.3.1-2021 (ISO/TR 23482-1:2020)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Роботы и робототехнические устройства

СЕРВИСНЫЕ РОБОТЫ ПО ПЕРСОНАЛЬНОМУ УХОДУ

Методы испытаний безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ Р 60.2.2.1-2016

Robots and robotic dev»ces. Service robots for personal care. Safety-related test methods for compliance with the requirements of GOST R 60.2.2.1—2016

Дата введения — 2022—03—01

1    Область применения

Настоящий стандарт определяет методы испытаний роботов по персональному уходу на соответствие требованиям безопасности, установленным в ГОСТ Р 60.2.2.1. Роботы, на которых распространяются требования настоящего стандарта, соответствуют роботам, на которых распространяются требования ГОСТ Р 60.2.2.1.

Изготовитель робота выбирает испытания и параметры испытаний на основании оценки риска для конструкции и области применения робота. Оценка риска помогает определить, какие испытания и параметры испытаний следует провести помимо тех, которые определены в настоящем стандарте.

Не все методы испытаний применимы ко всем типам роботов. Методы испытаний, помеченные признаком «универсальный», применимы ко всем типам роботов по персональному уходу. В заголовке остальных методов указано, к каким типам роботов данное испытание может быть применено (например. «для носимых роботов» или «для мобильных роботов»).

Некоторые методы испытаний могут быть заменены методами испытаний, установленными в других стандартах, даже если они не упомянуты в настоящем стандарте.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ ISO 11202-2016 Шум машин. Определение уровней звукового давления излучения на рабочем месте и в других контрольных точках с приближенными коррекциями на свойства испытательного пространства

ГОСТ IEC 61000-4-3 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-3. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к излучаемому радиочастотному электромагнитному полю

ГОСТ IEC 61000-4-4 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-4. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к электрическим быстрым переходным процессам (пачкам)

ГОСТ IEC 61000-4-5 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-5. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к выбросу напряжения

ГОСТ IEC 61000-4-8^ «Электромагнитная совместимость. Часть 4-8. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к магнитному полю промышленной частоты

Дата введения — 1 декабря 2023 г.

Издание официальное

ГОСТ IEC 61326-3-1 Электрическое оборудование для измерения, управления и лабораторного применения. Требования ЭМС. Часть 3-1. Требования помехоустойчивости для систем, связанных с безопасностью, и оборудования, предназначенного для выполнения функций, связанных с безопасностью (функциональная безопасность). Общие промышленные применения

ГОСТ Р 60.1.2.3-2021/ИСО 15066:2016 Роботы и робототехнические устройства. Требования безопасности для роботов, работающих совместно с человеком

ГОСТ Р 60.2.2.1-2016/ИСО 13482:2014 Роботы и робототехнические устройства. Требования безопасности для роботов по персональному уходу

ГОСТ Р ИСО 7176-1-2018 Кресла-коляски. Часть 1. Определение статической устойчивости ГОСТ Р ИСО 7176-8 Кресла-коляски. Часть 8. Требования и методы испытаний на статическую. ударную и усталостную прочность

ГОСТ Р ИСО 7176-10 Кресла-коляски. Часть 10. Определение способности кресел-колясок с электроприводом преодолевать препятствия

ГОСТ Р ИСО 7176-11 Кресла-коляски. Часть 11. Испытательные манекены ГОСТ Р ИСО 7176-13 Кресла-коляски. Методы испытаний для определения коэффициента трения испытательных поверхностей

ГОСТ Р ИСО 7176-21 Кресла-коляски. Часть 21. Требования и методы испытаний для обеспечения электромагнитной совместимости кресел-колясок с электроприводом и скутеров с зарядными устройствами

ГОСТ Р ИСО 7250-1 Эргономика. Основные антропометрические измерения для технического проектирования. Часть 1. Определения и основные антропометрические точки

ГОСТ Р ИСО 10535-2010 Подъемники для инвалидов. Требования и методы испытаний ГОСТ Р МЭК 60068-2-2 Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-2. Испытания. Испытание В: Сухое тепло

ГОСТ Р МЭК 60204-1 Безопасность машин. Электрооборудование машин и механизмов. Часть 1. Общие требования

ГОСТ Р МЭК 61032 Защита людей и оборудования, обеспечиваемая оболочками. Щупы испытательные

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 60.2.2.1, а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1_

автономность (autonomy): Способность выполнять задачи по назначению на основе текущего состояния и восприятия внешней среды без вмешательства человека.

[ГОСТ Р 60.0.0.4-2019. статья 2.2]

3.2_

оператор (operator): Лицо, уполномоченное запускать, контролировать и останавливать выполнение заданной операции роботом или робототехническим комплексом.

[ГОСТ Р 60.0.0.4-2019. статья 2.17]

3.3 защитная электрочувствительная аппаратура, ЗЭЧА (electro-sensitive protective equipment. ESPE): Комплекс устройств и/или компонентов, действующих совместно с целью защитного отключения или обнаружения присутствия, включающий, как минимум:

-    чувствительное устройство;

-    устройства управления/контроля;

-    коммутационные устройства выходного сигнала и/или информационного интерфейса, связанного с безопасностью.

Примечания

1    Система управления, связанная с безопасностью, объединенная с ЗЭЧА, или ЗЭЧА сама по себе может содержать вторичное коммутационное устройство, функцию подавления, монитор ограничения работоспособности ит. д.

2    — Коммуникационный интерфейс, связанный с безопасностью, может быть встроен в одну оболочку с ЗЭЧА.

4 Условия проведения испытаний

4.1    Общие положения

В данном разделе представлены типичные условия эксплуатации для помещений. Если применимо. то испытания проводят при самых тяжелых условиях эксплуатации.

Если не указано иное, то робот во всех испытаниях должен быть полностью собран, заряжен и работоспособен в соответствии со спецификациями изготовителя. Все тесты самодиагностики должны быть успешно выполнены.

4.2    Условия окружающей среды

При проведении всех испытаний следует поддерживать следующие условия окружающей среды:

-    температура от 10 ^вС до 30 °С;

-    относительная влажность от 0 % до 80 %.

Если условия окружающей среды, указанные изготовителем, отличаются от приведенных выше значений, то это должно быть отражено в протоколе испытаний.

4.3    Поверхность испытательной дорожки

Значение коэффициента трения поверхности испытательной дорожки должно быть в пределах от 0.75 до 1.0 (см. ГОСТ Р ИСО 7176-13), если иное не указано изготовителем.

4.4    Безопасность персонала, участвующего в испытаниях

4.4.1    Общие положения

При подготовке и проведении испытаний по верификации и валидации, персонал, участвующий в испытаниях, должен быть защищен, насколько это возможно, от любых рисков, исходящих от робота и испытательного оборудования. Особое внимание следует уделить случаям, когда в процессе испытаний возникают опасные ситуации, такие как столкновения и неустойчивость робота.

Насколько возможно, испытания следует проводить дистанционно без присутствия людей вблизи робота. Присутствие и вмешательство людей, насколько это возможно, следует имитировать с помощью манекенов.

Если человек при испытаниях не может быть заменен манекеном или автоматическим устройством, то должна быть проведена тщательная оценка риска для идентификации возможных опасностей. которые могут возникнуть во время испытаний. При необходимости персонал, участвующий в испытаниях, должен быть одет в защитные средства для снижения рисков от столкновения и падения.

4.4.2    Защитное снаряжение

Оператор, проводящий испытание робота для перевозки человека и робота для оказания физической помощи, может подвергнуться опасности падения. В дополнение к традиционным средствам безопасности, таким как шлем, наколенники и налокотники, оператор должен быть оснащен подвесным защитным снаряжением, закрепленным на опорной конструкции над поверхностью испытательной дорожки. если ожидаемый риск является неприемлемым (рисунок 1).

/ /

\

1 — жилет безопасности

Рисунок 1 — Пример реализации защитного снаряжения

Защитное снаряжение должно иметь достаточную надежность, эквивалентную снаряжению, используемому при высотных работах. Кабель, соединенный с опорной конструкцией, должен иметь достаточную эластичность и должен быть подогнан по длине, чтобы предотвратить падение оператора на землю. Верхняя опорная конструкция должна быть выполнена в виде жесткой направляющей или гибкого кабеля, по которому перемещается таль. Таль может быть моторизованной, чтобы отслеживать движение оператора (рисунок 2).

Примечание — В (3) определены конструкция и характеристики защитного снаряжения персонала для защиты от падения с высоты.

1 — подвижное устройство: 2 — направляющая штанга; 3 — поверхность испытательной дорожки Рисунок 2 — Пример верхней опорной конструкции и тали

5 Образцы для проведения испытаний

Образец для проведения испытаний, которым может быть робот или его компонент, должен представлять проверяемую конструкцию.

Примечания

1    Если испытуемый образец вышел из строя, то он может быть отремонтирован или заменен между испытаниями.

2    Некоторые функции образца могут быть намеренно отключены или отрегулированы, когда для проведения испытания требуются нестандартные условия, например, датчик обнаружения препятствия мобильного робота может быть отключен при испытании на упругий удар при столкновении.